[发明专利]带有被动焊缝引导的激光光学装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于引导激光射线，尤其是沿着焊缝和接缝引导激光射线的装置，例如应用于激光加工系统。本发明首先适用于在激光焊缝以及激光硬化()领域内的应用。 

背景技术

激光加工头应在焊接时精确地在焊缝上方经过，为了可以制造出例如高品质的角焊缝和卷边焊缝。相对于通过光学方式实施的射线引导系统，通过触觉方式引导的激光加工光学装置具有一些优点，例如表现在结构紧凑且相对简单以及在效果上表现在可被准确引导的激光射线。 

在欧洲专利文件EP1762328A1中描述了通过触觉方式引导焊缝的原理和相应装置。为引导射线，在该处通过旋转模块将机械探头耦合在射线偏转模块上。所述旋转模块具有结构为两个螺旋弹簧的弹性储能器，所述射线偏转模块借助于所谓的推杆(Mitnehmer)衔接该螺旋弹簧。在射线偏转模块发生偏转的情况下，如果没有外力施加在机械探头上，那么由旋转模块产生回位力，该回位力将射线偏转模块再次带回初始位置。因此，所述旋转模块被构造为两部分，其中，弹性储能器的两个子单元中的第一子单元，也就是第一弹簧在两个偏转方向中的一个上起作用，而另一个子单元，也就是第二弹簧在另一个偏转方向上起作用。依据欧洲专利文件EP1762328A1中的图2和图3所示，两个弹簧相对产生影响。在此，两个子单元的作用范围分别在所述射线偏转模块的中间位置上结束。在该处通过止动块限制了弹性储能器的两个子单元的作用范围。 

本发明要解决的基本技术问题是，提供一种用于以触觉方式引导激光射线的可替代装置。 

发明内容

依据本发明，上述技术问题可通过一种用于沿目标路径(Zielverlauf) 引导激光射线的装置得以解决，其包括下列部件： 

-激光射线输入模块，其被构造为，将射入的激光射线指向安置在激光射线输入模块后的且可转动的射线引导装置，其中，该射线引导装置被设置为，用于将激光射线投射在目标路径上，并包括： 

-可以沿着至少一个转动轴转动的光学装置和 

-与可转动的光学装置连接的触觉扫描器，其被构造为，用于接触性扫描目标路径以及使可转动的光学装置发生相应的偏转，其中， 

-在激光射线的光路中，中间焦点位于可转动的光学装置前，并且可转动的光学装置的转动轴延伸通过该中间焦点。 

另外产生一个位置固定的中间焦点允许该射线引导装置，特别是可转动的部分，能够通过比现有技术明显更少的部件来控制。只有扫描器和与扫描器固定连接的、可转动的光学装置(下文也称其为“光学装置”)沿着旋转线围绕位置固定的中间聚焦点(Zwischenfokus)转动。因此，发生转动的部分的转动惯量明显减小，并且可以更快且更精确地跟踪激光聚焦点(Laserfokus)。 

这能够实现比此前公知的导向装置更紧凑的结构方式以及更平稳地跟踪激光聚焦点。由例如专利文件EP1762328A1中可知，射入的激光射线首先通过第一转向镜被引导至第二转向镜，该第二转向镜随后将该激光射线指向作为上述射线偏转模块的一部分的聚焦光学装置。为跟踪激光聚焦点，必须借助于旋转模块使整个射线偏转模块连同所有部件发生转动。除聚焦光学装置外，射线偏转模块还包括例如壳体、玻璃挡罩、线性导向装置等。 

在依据本发明的装置中，中间聚焦点优选地通过可转动的光学装置在目标路径上成像。因此，该可转动的光学装置是可以移动的、能成像的光学装置。所述目标路径与例如需要加工的工件之间的焊缝的走向相符。 

至少一个转动轴优选是与激光射线方向(z方向)和目标路径方向(x方向)相垂直的，也就是横向的偏转方向(y方向)。 

在一个优选的实施方式中，所述激光射线射入模块被构造为，将激光射线聚焦在中间焦点(Zwischenfokuspunkt)上。同时可转动的光学装置被构造为，使中间焦点在目标路径上成像。这就是说，可转动的光学装置具有位于中间焦点的“对象侧的”聚焦点，和位于目标路径上的“图像侧的”聚焦点。 

在另一个优选的实施方式中，所述激光射线射入模块被构造为光导纤 维。在此，中间焦点位于光导纤维的与可转动的光学装置相对的侧面上。此外，可转动的光学装置被构造为将中间焦点在目标路径上成像。